分析化学が苦手で分からない問題の解き方
- 分析化学が苦手で、解き方を教科書で調べてもわからない問題について質問します。
- 問題は、Ca^(2+)水溶液とEDTA水溶液の反応に関するもので、水溶液中のCa^(2+)濃度と錯体CaY^(2-)の安定度定数を求める問題です。
- 具体的な計算手順や条件についても説明していただけると助かります。
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分析化学
分析化学 分析化学が苦手で、以下の問題の解き方が教科書等を見ても全く分からず、質問させていただきます。 1.00×10^(-2)mol/dm3のCa^(2+)水溶液5.00×10^(-2)dm3に1.00×10^(-2)mol/dm3のEDTA水溶液を4.995×10^(-2)dm3加えた。ただし、水溶液はpH10に保たれており、EDTAとその解離イオンはH4Y、H3Y-、H2Y^(2-)、HY^(3-)、Y^(4-)と表す。 (a) このときの水溶液中のCa^(2+)濃度を求めよ。 (b) さらにEDTA水溶液を1.00×10^(-4)dm3加えると、(a)で求めたCa^(2+)濃度は、さらに100分の1に減少した。この場合、錯体CaY^(2-)の見かけの安定度定数(条件安定度定数)を求めよ。 よろしくお願いします。
- iamjjjjapan
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dm^3=L [CaY^2-]/[Ca^2+][Y^4-]=K(絶対安定度定数) 錯化していないEDTAの全濃度(分析濃度)をCy(M) pH=10に於ける「Y^4-」の存在比率をαとすると、 (条件安定度定数)=Keff=K・α=[CaY^2-]/[Ca^2+]Cy と表せます。 途中の計算はとりあえず4桁の有効数字で行っています。 (a) 各初濃度は、 [Ca^2+]=0.01・{50/(50+49.95)}=5.003・10^(-3) Cy=0.01・{49.95/(50+49.95)}=4.997・10^(-3) Ca^2+ + Y^4- → CaY^2- の「反応直後」には (Ca^2+が過剰です)、 [Ca^2+]=6.000・10^(-6) Cy=0 [CaY^2-]=4.997・10^(-3) 此処で、Keffが十分に大きいと仮定し、平衡に達する迄に増加する[Ca^2+]が無視できるとして近似すると、 [Ca^2+]≒6.00・10^(-6)M 近似の妥当性の確認は後回しです。 (b) (a)と同様にして、反応直後の各濃度は (Cyが過剰です)、 [Ca^2+]=0 Cy=4.000・10^(-6) [CaY^2-]=4.998・10^(-3) 平衡状態に於いて、[Ca^2+] が 1/100 の 6.00・10^(-8)M になった訳だから、 「CaY^2-」は 6.00・10^(-8) だけ解離した事になります。 従って、 Keff =[CaY^2-]/[Ca^2+]Cy ={4.998・10^(-3)‐6.00・10^(-8)}/{6.00・10^(-8)・{4.00・10^(-6)+6.00・10^(-8)}} =2.05・10^10 この結果から、[Ca^2+]の増加濃度xは、 x≒4.997・10^(-3)/{6.00・10^(-6)・Keff} =4.06・10^(-8)M となる為、 100・x/{6.00・10^(-6)}≒0.7% 従って(a)の近似はたぶん妥当と思われます。
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- nious
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#1です。 補足に対する蛇足ですが、 Ca^2+ を EDTA で滴定する場合には、最低でも pH≧7 程度に維持しないと終点の判別は困難になると思われます。 その理由は、pHが下がるとY^4- の存在比率である「α」は小さくなり、その結果Keffも小さくなりますが、 一般に滴定可能な値は最低でも Keff≧10^7~10^8 とされているので、 酸性域のpHではこの条件を満たさないでしょう。 また、使用する指示薬の問題も絡んでおり、 錯化滴定で使われる「金属変色指示薬」は「酸塩基指示薬」でもあるので、 その「色」を考慮して適切なpHを選び、それを維持する必要が生じます。
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